UNA NUEVA EVALUACIÓN ABARCATIVA DE LA BIOMECÁNICA DEL LIGAMENTO COLATERAL MEDIAL (MCL) DE CABRA EN PROCESO DE CURACIÓN
Ted Clineff, M.S.,
Christos Papageorgiou, M.D., Ph.D., C. Benjamin Ma, M.D., Richard E. Debski,
Ph.D., Savio L-Y. Woo, Ph.D., D. Sc. (Hon)
Centro de Investigación del Músculo Esquelético, Departamento de Cirugía Ortopédica, Universidad de Pittsburgh.
INTRODUCCIÓN
Si bien se ha demostrado la curación de una lesión aislada de MCL, tienen importancia los datos cuantitativos sobre la función de la rodilla y su relación con las propiedades del complejo formado por el fémur, el ligamento colateral medial y la tibia (FMTC) en proceso de curación. Los estudios clínicos han demostrado que se logra una adecuada actividad completa después de 4-12 semanas de producida una lesión aislada de MCL, cuando se practica un tratamiento no quirúrgico.2 Los estudios in vitro 3en animales demostraron que no se recuperan las propiedades estructurales y mecánicas a las 6 y 12 semanas de la curación. El objetivo de este estudio fue utilizar un sistema robótico/UFS de prueba para evaluar la función de la rodilla, además de la prueba de tensión del FMTC de una cabra en proceso de curación. Se planteó la hipótesis de que la función de la rodilla volvía a la normalidad con mayor rapidez que las propiedades tensionales del MCL, después de una ruptura aislada del MCL.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se utilizaron 6 cabras de
Sanaan hembras adultas, maduras desde el punto de vista esquelético, con un
peso corporal de 39,8 ± 5,0 kg
(media ± DS). Se desgarró el
MCL de la rodilla derecha por tracción medial con un bastón de
2,4 mm pasado por debajo
del ligamento, para simular un desgarro "desflecado". Se identificó y
se dejó expuesto el MCL contralateral, sin romperlo. Después de la cirugía se
permitió que las cabras desarrollaran actividades normales en sus cubiles. Seis
semanas después de la cirugía se sacrificaron la totalidad de los animales. Se
desarticularon ambas patas posteriores de las caderas de cada animal y se
conservaron a –20°C. Antes de la prueba se recuperaron y descongelaron las
patas llevándolas a temperatura ambiente. Se dejó intacta la articulación de
la rodilla y se extirparon la piel y los músculos adyacentes.
Se montó cada rodilla en un sistema robótico/UFS de prueba para aplicar un momento valgus. Primero se determinó la vía de flexión/extensión pasivas de la rodilla, para el rango de flexión de la rodilla (30° a 120°). Se aplicó un momento valgus progresivo hasta alcanzar 5 N-m en los ángulos de flexión de 30°, 60° y 90°, mientras se registraba la cinemática 5-DOF de la rodilla. Luego se trasecaron todas las estructuras de tejidos blandos, salvo el MCL, y se extirparon partes de la superficie de los cóndilos femorales, para impedir el contacto óseo durante el registro del movimiento articular. Se repitieron las cinemáticas antes registradas y se midieron las fuerzas in situ resultantes en el MCL. A continuación se midió la zona de corte transversal del MCL mediante un sistema de micrómetro láser.4 Cada FMTC se montó en un ángulo de flexión de 60° sobre los clamps adaptados de una máquina uniaxial de prueba (Instron 4502) y fuye a contiuación colocado en en solución fisiológica a 32°C. Este ángulo de flexión proporcionó la distribución más uniforme de cargas para el MCL. Después de aplicar una precarga de 2 N (Newton) y del acondicionamiento previo para eliminar cualquier efecto de histéresis, se aplicó una carga al FMTC hasta provocar falla a 10mm/min. Se efectuó una curva de elongación en función de carga, de la que se calcularon las propiedades estructurales. Para la determinación de la tensión, un sistema de análisis del desplazamiento registraba cuatro marcas de cinta reflectora adheridas a la superficie del MCL. Se obtuvieron las propiedades mecánicas a partir de las curvas de tensión-estiramiento. Se normalizaron todos los datos estructurales y mecánicos mediante una relación entre valores experimentales y simulados, para disminuir la variación entre las muestras. Se efectuaron pruebas t apareadas para identificar las diferencias estadísticas entre las razones E/S, comparadas con el valor 1. Se fijó el nivel de significancia en (p<0,05).
RESULTADOS
Todos los MCL en proceso
de curación mostraron signos de inflamación y estaban rodeados por tejido
cicatrizal. Se normalizó la rotación valgus debida al momento de 5 N-m
mediante la razón entre los valores experimentales y simulados. Los valores de
las razones E/S para la rotación valgus fueron de 1,4± 0,2, 1,4± 0,6 y 1,1± 0,3 para 30°, 60° y 90°, respectivamente. Los valores de E/S para la fuerza in
situ en la rotación valgus máxima fueron de 0,8± 0,1, 0,9± 0,1 y 0,8± 0,3 a 30°, 60° y 90° de flexión, respectivamente. Se halló significancia
estadística en las razones E/S de rotación valgus a 30° y 60°,
mientras que la razón E/S de la fuerza in situ fue significativamente
mayor para el ángulo de flexión de 30°. Se calcularon las fuerzas in situ y la rotación valgus durante los incrementos crecientes de momento valgus,
y se muestran los resultados de la flexión de 60° en la figura 1.
Dos FMTC experimentales
fracasaron sin lograr estiramiento, por lo que la relaciones entre los valores
experimentales y simulados para las propiedades tensionales se presentan para
n=4. Se observó una tendencia a una mayor zona de corte transversal en el grupo
experimental, pero no hubo diferencia estadística para la razón E/S de 1,5± 0,7. Se observó que la carga de falla (E/S 0,6± 0,2) era significativamente menor en el grupo experimental. No se obtuvieron
valores de significancia estadística para rigidez y elongación porcentual en
las fallas. Los MCL del grupo simulado fallaron debido a ruptura por desgarro en
la sustancia media,2 desde las inserciones tibial3 y
femoral.1 La falla de los MCL experimentales ocurrió por desgarro de
la sustancia media3 o ruptura en la inserción femoral.1 Los módulos elásticos experimentales (E/S 0,4± 0,1) fueron significativamente menores que los de los simulados, pero el
estiramiento en la falla (E/S 0,9± 0,1) no mostró diferencias significativas. Se compararon el módulo elástico
no normalizado y el estiramiento en la falla en los grupos experimentales y
simulado. Se halló que el módulo era significativamente mayor en el grupo
simulado (p<0,05, figura 2).
DISCUSIÓN
Esta nueva evaluación
amplia midió la fuerza in situ y la cinemática de MCL en proceso de
curación, bajo condiciones de carga fisiológicas. Este estudio confirmó, en
parte, nuestra hipótesis de que, después de una lesión aislada de MCL, la
función de la rodilla vuelve a la normalidad con mayor rapidez que las
propiedades tensionales del MCL. Estos resultados indican que el MCL es más
laxo durante la curación, pero la fuerza in situ y la rigidez vuelven a
valores normales. Se debería considerar este protocolo en futuras evaluaciones
biomecánicas, dado que permitiría una mejor predicción del resultado clínico
después de un desgarro aislado de MCL y su posterior tratamiento conservador.
------------
Figura 1. Fuerza in
situ versus rotación valgus bajo un progresivo momento valgus de 5 N-m para los grupos de MCL experimental y simulado a 60° de flexión
(n=6).
Fuerza in situ (N)
Experimental
Simulado
Rotación valgus (grados)
Figura 2. Comparaciones entre estiramiento y falla y módulo elástico de los grupos
experimental y simulado; (n=4)
*significancia estadística
(p<0,05).
Experimental
Simulado
Estiramiento en la falla
(%)
Módulo (Mpa)
REFERENCIAS
Woo, S.L-Y., et al.
1987b, American Journal of Sports Medicine, Vol. 15, pp. 22-29.
Sandberg, R., et
al. 1987, Journal of Bone and Joint Surgery, Vol. 69-A, pp.
1120-1126.
Weiss, J.A., et al.
1991, Journal of Orthopaedic Research, Vol. 9, pp. 516-528.
Woo, S.L-Y., et al.
1990, Journal of Biomechanical Engineering, Vol. 112, pp. 426-431.
RECONOCIMIENTOS
Los autores agradecen el
apoyo económico del subsidio AR41820 del Instituto Nacional de Salud (National
Institute of Health).